14.2. Дисахариды (д/с)

Дисахариды – сложные сахароподобные углеводы, образующиеся циклическими структурами моносахаридов по реакции конденсации (межмолекулярной дегидратации) с обязательным участием хотя бы одного полуацетального гидроксила. От второго м/с в реакции образования д/с может участвовать как полуацетальный, так и любой спиртовой гидроксил. Соответственно получается или невосстанавливающий (см. ниже сахарозу – рис. 21) или восстанавливающий д/с (см. ниже мальтозу и целлобиозу – рис. 20).

(–Н₂О)

ОН НО

+Н₂О

+Н⁺

[-глюкоза] [-глюкоза] [мальтоза]

–Н₂О

+Н₂О

+Н⁺

[-глюкоза] [-глюкоза] [целлобиоза]

Рис. 20. Схемы реакций образования восстанавливающих д/с (мальтозы (предшественника крахмала) и целлобиозы (предшественника целлюлозы)) из соответствующих м/с их конденсацией (по схеме вправо) и реакций гидролиза дисахаридов на исходные

моносахариды (по схеме влево)

Восстанавливающими (окисляющимися) эти д/с являются потому, что в их молекуле сохраняется один полуацетальный гидроксил, способный превращаться (при раскрытии правого цикла дисахарида) в альдегидную группу (см. схему на рис. 18). Эти д/с восстанавливают Ag₂O и Cu(OH)₂ (аналогично реакциям 87, 88, 120 и 121).

П

[128]

ример невосстанавливающего д/с – сахароза, молекула которой образована с участием обоих полуацетальных гидроксилов (рис. 21).

Рис. 21. Схема реакций образования невосстанавливающего д/с (сахарозы) из -глюкозы и -фруктозы (по схеме вправо) и гидролиза д/с на исходные м/с (по схеме влево)

Дисахариды C₁₂H₂₂O₁₁ – кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, сладкие на вкус. Важнейшими являются сахара: свекловичный, тростниковый или кленовый (сахароза), солодовый (мальтоза), молочный (лактоза), древесный (целло­биоза).

Главным химическим свойством всех д/с является их способность к гидролизу на моносахариды (рис. 20 и 21 справа налево). В живых организмах процессы гидролиза углеводов идут под каталитическим действием ферментов, а в лабораториях – при нагреве в кислой среде.

14.3. Полисахариды (п/с)

Полисахариды – природные полимеры, монозвеньями которых являются остатки моносахаридов в циклической форме. Тысячи монозвеньев связаны в полимерные цепи разной длины с молекулярной массой 10⁴…10⁶ г/моль. Наиболее распространены крахмал и целлюлоза.

Крахмал построен из звеньев -глюкозы, объединенных между собой 1,4--связями:

Элементарное (многократно повторяющееся в структуре полимера) звено показано в квадратных скобках; n = 10³…10⁴.

В живых организмах крахмал гидролизуется с помощью фермента мальтазы сначала до декстринов (около 10 моносахаридных звеньев), затем до мальтозы, и, наконец, до молекул глюкозы, которые и «употребляются» организмом.

Ц еллюлоза, или клетчатка (от лат. Cellula – клеточка) построена из монозвеньев -глюкозы, объединенных между собой 1,4--связями:

Здесь n  10⁵. Структура молекул целлюлозы только линейная. Клетчатка является основой различных природных волокон, из нее построены стенки клеток всех растений.

Для гидролиза -связей нужен другой фермент – эмульсин, которого мало в организме человека и много в организме жвачных животных. В лаборатории целлюлоза гидролизуется только концентрированными растворами кислот.